DE10105208A1 - Enzymatic production of cDNA by reverse transcription, in the presence of betaine, provides a high yield of full-length molecules from large RNA templates - Google Patents

Enzymatic production of cDNA by reverse transcription, in the presence of betaine, provides a high yield of full-length molecules from large RNA templates

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DE10105208A1 DE2001105208 DE10105208A DE10105208A1 DE 10105208 A1 DE10105208 A1 DE 10105208A1 DE 2001105208 DE2001105208 DE 2001105208 DE 10105208 A DE10105208 A DE 10105208A DE 10105208 A1 DE10105208 A1 DE 10105208A1
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Richard Ivell
Andrej-Nikolai Spiess
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Abstract

Enzymatic preparation (M1) of cDNA from RNA at least 3 kb long, by reverse transcription in a medium that includes betaine (I), is new. An independent claim is also included for use of (I) to loosen the secondary structure of RNA matrices.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von cDNA mittels reverser Transkription von langkettiger RNA einer Länge von mindestens 3 kb, bei dem die Ausbeute an voll­ ständigen cDNAs im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich erhöht wird.The present invention relates to a method for manufacturing of cDNA using reverse transcription of long chain RNA a length of at least 3 kb, at which the yield of full permanent cDNAs compared to conventional methods is increased.

Genetische Information liegt in der Zelle in der Form ketten­ förmiger Makromoleküle vor, die aus Nukleinsäuren aufgebaut sind. Letztere umfassen jeweils einen Zuckeranteil (Ribose oder Desoxyribose), eine der Basen Adenin, Guanin, Cytosin oder Thymidin bzw. Uracil, sowie Phosphorsäure. Die Reihenfolge der Basen innerhalb der Nukleinsäure-Ketten bildet die Basis für den genetischen Kode. Aufgrund dieser Bedeutung der Basen werden die einzelnen Nukleinsäuren vereinfacht auch als "Basen" bezeichnet und die Länge der Nukleinsäure-Ketten anhand der Basenzahl ange­ geben. 1000 Basen werden als "1 kb" bezeichnet.Genetic information lies in the form of chains in the cell shaped macromolecules built up from nucleic acids are. The latter each contain a sugar portion (ribose or Deoxyribose), one of the bases adenine, guanine, or cytosine Thymidine or uracil, as well as phosphoric acid. The order of Bases within the nucleic acid chains form the basis for the genetic code. Because of this importance of the bases, the individual nucleic acids are also simply referred to as "bases" and the length of the nucleic acid chains based on the number of bases give. 1000 bases are referred to as "1 kb".

Desoxyribose-enthaltende Nukleinsäureketten (DNA) bilden den permanenten Informationsspeicher im Kern der Zelle, während Ribose-enthaltende Nukleinsäureketten (RNA), wenn sie in der Form von messenger RNA (mRNA) vorliegen, der Übertragung der in der DNA gespeicherten Informationen an den Herstellungsort der jeweils kodierten Proteine (Aminosäure-Sequenzen) in der Zelle dienen. Andere RNAs wie beispielsweise ribosomale RNA dienen nicht als Informationsüberträger, sondern sind am Aufbau von zellulären Strukturen wie beispielsweise Ribosomen beteiligt.Deoxyribose-containing nucleic acid chains (DNA) form the permanent information store at the core of the cell while Ribose-containing nucleic acid chains (RNA) when in the Form of messenger RNA (mRNA) are present, the transfer of the in  the DNA stored information at the place of manufacture each encoded proteins (amino acid sequences) in the cell serve. Other RNAs such as ribosomal RNA are used not as information carriers, but are in the process of building up cellular structures such as ribosomes involved.

DNA liegt in der Zelle in der Regel als Doppelstrang zweier sich gegenüberliegender komplementärer Einzelstränge vor, wobei die Doppelstrangbildung durch Wasserstoff-Brückenbildung zwischen den Basen Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin erfolgt. Demgegenüber liegt RNA nur einzelsträngig vor.DNA is usually in the cell as a double strand of two opposite complementary single strands, the Double strand formation through hydrogen bonding between the bases adenine and thymine or guanine and cytosine. In contrast, RNA is only single-stranded.

Die DNA ist auf solche Weise strukturiert, daß die für einzelne Proteine kodierende Information jeweils in Genen angeordnet ist, wobei jeweils drei Basen eine Aminosäure kodieren. Wenn ein Pro­ tein in den Zellen eines bestimmten Gewebes hergestellt (expri­ miert) werden soll, so wird im Kern der Zelle zunächst eine Kopie des entsprechenden Gens in Form einer mRNA hergestellt. Diese mRNA kann den Zellkern verlassen und an den Herstellungs­ ort in der Zelle gelangen. Die Basenfolge der mRNA entspricht der für das Protein kodierenden Basenfolge des jeweiligen Gens, wobei an die Stelle des Thymidins der DNA in der mRNA die Base Uracil tritt. Kennt man also die Basenfolge einer mRNA, so läßt sich daraus unter Zugrundelegung des genetischen Kodes die Struktur, d. h. die Aminosäure-Kette des von der jeweiligen mRNA kodierten Proteins ermitteln.The DNA is structured in such a way that the individual Protein-coding information is arranged in genes, where three bases encode an amino acid. If a pro produced in the cells of a certain tissue (expri is to be lubricated), the nucleus of the cell is first one Copy of the corresponding gene made in the form of an mRNA. This mRNA can leave the cell nucleus and join the manufacturing process place in the cell. The base sequence of the mRNA corresponds the base sequence of the respective gene coding for the protein, where the base of the thymidine of the DNA in the mRNA is the base Uracil kicks. So if you know the base sequence of an mRNA, let based on the genetic code Structure, d. H. the amino acid chain of the respective mRNA determine the encoded protein.

Aus diesem Grund ist das Studium der in bestimmten Zellen oder einem bestimmten Gewebetyp vorhandenen mRNA zu einem der wich­ tigsten Arbeitsfelder auf dem Gebiet der modernen Molekularbiologie geworden. Daneben ist aber auch die Basenfolge anderer RNAs von Interesse, da eine Untersuchung der von diesen RNAs aufgebauten Zellstrukturen eine Kenntnis dieser Basenfolge voraussetzt. Während für die Analyse von DNA eine Vielzahl von Methoden zur Verfügung stehen, ist die direkte Analyse von RNA dadurch erschwert, daß RNA instabil ist und nicht leicht durch Einbringen in Vektoren und nachfolgendes Übertragen in beispielsweise Bakterienzellen (klonieren) vermehrt und analysiert werden kann.Because of this, the study is in certain cells or a particular tissue type mRNA present to one of the important most important fields of work in the field of modern Become molecular biology. Next to it is the base sequence other RNAs of interest as an investigation of these RNAs based cell structures have knowledge of this base sequence presupposes. While for the analysis of DNA a variety of Methods available are direct analysis of RNA complicated by the fact that RNA is unstable and not easily through Insertion in vectors and subsequent transfer in, for example  Bacterial cells (cloning) increased and analyzed can be.

Diese Probleme konnten bis zu einem gewissen Grade gelöst wer­ den, nachdem es sich - etwa um das Jahr 1970 - gezeigt hatte, daß einige Viren, die sogenannten Retroviren, über ein Enzym verfügen, das in der Lage ist, ausgehend von einer RNA als Ma­ trize eine DNA herzustellen, welche eine getreue Kopie der RNA ist, mit der Ausnahme, daß an die Stelle des Uracils wiederum ein Thymidin tritt. Eine derartige, durch "enzymatisches Kopie­ ren" einer RNA hergestellte DNA wird als "copy-DNA" oder "cDNA" bezeichnet, während die entsprechenden Enzyme als "reverse Transkriptasen" und die von ihnen durchgeführte Kopierreaktion als "reverse Transkription" bezeichnet werden.To some extent, these problems could be solved by anyone after it had appeared - around 1970 - that some viruses, called retroviruses, have an enzyme have, which is able, starting from an RNA as Ma trize to produce a DNA, which is a true copy of the RNA is, with the exception that again in place of the uracil a thymidine occurs. Such, by "enzymatic copy DNA made from RNA is called "copy-DNA" or "cDNA" referred to, while the corresponding enzymes as "reverse Transcriptases "and the copying reaction they performed be called "reverse transcription".

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich "reverse Transkription" somit auf einen Vorgang, bei dem ausgehend von einer RNA mittels reverser Transkriptase eine cDNA hergestellt wird. Diese cDNA läßt sich auf die gleiche Weise klonieren und analysieren wie natürliche DNA. Insbesondere kann aus der Basen­ folge der cDNA auf die Basenfolge der zugrunde liegenden RNA und damit, im Falle von mRNA, auf die Aminosäurefolge des von der mRNA kodierten Proteins geschlossen werden.For the purposes of the present invention, “reverse Transcription "thus refers to a process in which, starting from an RNA using reverse transcriptase becomes. This cDNA can be cloned in the same way analyze like natural DNA. In particular, can from the bases follow the cDNA to the base order of the underlying RNA and thus, in the case of mRNA, on the amino acid sequence of that of the mRNA-encoded protein can be closed.

Die reverse Transkription von RNA zur Gewinnung der korrespon­ dierenden cDNA erfolgt in Reaktionsansätzen, die als wesentliche Bestandteile mindestens eine ausreichende Menge an reverser Transkriptase in einem für die Transkription geeigneten Medium, eine Mischung der vier für die Bildung der DNA erforderlichen Desoxyribonukleinsäuren und die als Matrize dienende RNA enthal­ ten. Diese Reaktionsansätze sind in der Regel flüssig. Möglich ist aber auch, daß einzelne Bestandteile des Reaktionsansatzes, beispielsweise die reverse Transkriptase oder die zu kopierende RNA, an eine feste Matrix gebunden sind, die sich in Kontakt mit der flüssigen Mischung der anderen Bestandteile befindet. The reverse transcription of RNA to obtain the correspon cDNA takes place in reaction approaches that are essential Ingredients at least a sufficient amount of reverser Transcriptase in a medium suitable for transcription, a mixture of the four required for the formation of the DNA Deoxyribonucleic acids and the RNA serving as a template These reaction batches are usually liquid. Possible is also that individual components of the reaction batch, for example the reverse transcriptase or the one to be copied RNA, bound to a solid matrix that is in contact with the liquid mixture of the other ingredients.  

Die genaue Zusammensetzung derartiger Reaktionsansätze hängt unter anderem von den verwendeten reversen Transkriptasen ab und ist grundsätzlich dem Fachmann bekannt [Sambrook et al., Mole­ cular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Labora­ tory Press, (1988)]. Ferner sind Informationen über die genaue Menge der einzusetzenden Komponenten sowie Angaben zur Durchführung der reversen Transkription auch den Hinweisen der Hersteller der reversen Transkriptasen (beispielsweise Roche Diagnostics, Penzberg, Deutschland) zu entnehmen.The exact composition of such reaction approaches depends inter alia from the reverse transcriptases used and is basically known to the person skilled in the art [Sambrook et al., Mole cular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Labora tory Press, (1988)]. Furthermore, information about the exact Amount of components to be used as well as information on Carrying out the reverse transcription also the indications of the Manufacturer of the reverse transcriptases (e.g. Roche Diagnostics, Penzberg, Germany).

Häufig wird allerdings bei der reversen Transkription keine vollständige cDNA erhalten, da die Reaktion vorher abbricht. Dies kann darauf beruhen, daß die als Matrize dienende mRNA längere komplementäre Abschnitte enthält, die durch entspre­ chende Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin zur Bildung interner Dop­ pelstränge, d. h. zur Bildung von Schleifen führen. Die auf diese Weise entstehenden Sekundärstrukturen machen es der reversen Transkriptase häufig unmöglich, eine vollständige cDNA herzu­ stellen [Abbotts, J. et al. (1993) "Mechanism of HIV-1 reverse transcriptase. Termination of processive synthesis an a natural DNA template is influenced by the sequence of the template-pri­ mer stem." J Biol Chem 268, 10312-23; Brooks, E. M. et al. (1995) "Secondary structure in the 3' UTR of EGF and the choice of reverse transcriptases affect the detection of message diver­ sity by RT-PCR" Biotechniques 19, 806-12, 814-5; Kuo, K. W. et al. (1997) "Intrinsic secondary structure of human TNFR-I mRNA influences the determination of gene expression by RT-PCR." Mol Cell Biochem 177, 1-6]. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere langkettige RNAs, d. h. RNA mit einer Länge von mindestens 3 kb zur Bildung derartiger Sekundärstrukturen neigen.However, none is common with reverse transcription Obtain complete cDNA because the reaction stops beforehand. This can be due to the fact that the mRNA serving as a template contains longer complementary sections that correspond by appropriate formation of hydrogen bonds between adenine and Thymine or guanine and cytosine to form internal dop pel strands, d. H. lead to the formation of loops. The on this Secondary structures arising in this way make it the reverse Transcriptase often fails to produce a complete cDNA places [Abbotts, J. et al. (1993) "Mechanism of HIV-1 reverse transcriptase. Termination of processive synthesis on a natural DNA template is influenced by the sequence of the template-pri mer stem. "J Biol Chem 268, 10312-23; Brooks, E.M. et al. (1995) "Secondary structure in the 3 'UTR of EGF and the choice of reverse transcriptases affect the detection of message diver sity by RT-PCR "Biotechniques 19, 806-12, 814-5; Kuo, K.W. et al. (1997) "Intrinsic secondary structure of human TNFR-I mRNA influences the determination of gene expression by RT-PCR. "Mol Cell Biochem 177, 1-6]. It has been shown that in particular long chain RNAs, d. H. RNA with a length of at least 3 kb tend to form such secondary structures.

Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung vieler moleku­ larbiologischer Untersuchungen und Verfahren ist jedoch die Verfügbarkeit vollständiger cDNA, da nur mittels vollständiger cDNA auch die gesamte Basenfolge der RNA ermittelt werden kann. Dies gilt insbesondere bei der Herstellung sog. cDNA Bibliotheken oder bei Untersuchungen der Randsequenzen von RNA mittels PCR (polymerase chain reaction). In den vergangenen Jahren kon­ zentrierten sich die Bemühungen zur Steigerung der Effizienz bei der cDNA-Herstellung in erster Linie auf die Optimierung der re­ versen Transkriptasen.Prerequisite for the successful implementation of many moleku larbiological examinations and procedures is the Availability of complete cDNA, since only by means of complete cDNA also the entire base sequence of the RNA can be determined. This applies in particular to the production of so-called cDNA libraries  or when studying the edge sequences of RNA using PCR (polymerase chain reaction). In recent years, centered efforts to increase efficiency of cDNA production primarily to optimize the right verse transcriptases.

Daneben wurde auch versucht, die Effizienz der reversen Trans­ kription durch die Zugabe von Substanzen zu erhöhen, welche die Sekundärstrukturen von RNA lösen. Zu den in diesem Zusammenhang untersuchten Substanzen gehört beispielsweise die Trehalose, eine ursprünglich aus E.coli stammende Substanz, die in diesen Bakterien als Reaktion auf Streß synthetisiert wird. Seine hauptsächliche Funktion ist es, Proteine vor thermaler Denatu­ rierung zu schützen, indem die Bewegungen innerhalb des Rück­ grats der Proteine minimiert werden [Butler, S. L., und Falke, J. J. (1996) "Effects of protein stabilizing agents on thermal backbone motions: a disulfide trapping study." Biochemistry 35, 10595-600; Singer, M. A., und Lindquist, S. (1998) "Multiple effects of trehalose on protein folding in vitro and in vivo." Mol Cell 1, 639-48]. Die gleiche Wirkung übt das Molekül auch auf RNA aus. Es ist daher bereits bei der reversen Transkription verwendet worden [Carninci, P. et al. (1998) "Thermostabiliza­ tion and thermoactivation of thermolabile enzymes by trehalose and its application for the synthesis of full length cDNA." Proc Natl Acad Sci USA 95, 520-4].In addition, attempts have been made to improve the efficiency of reverse trans increase by adding substances that increase the Detach secondary structures from RNA. To that in this context investigated substances include, for example, trehalose, a substance originally from E. coli that is found in these Bacteria is synthesized in response to stress. His main function is to protect proteins from thermal denatu protect by the movements within the back proteins are minimized [Butler, S.L., and Falke, J. J. (1996) "Effects of protein stabilizing agents on thermal backbone motions: a disulfide trapping study. "Biochemistry 35, 10595-600; Singer, M.A., and Lindquist, S. (1998) "Multiple effects of trehalose on protein folding in vitro and in vivo. " Mol Cell 1, 639-48]. The molecule also has the same effect for RNA. It is therefore already in reverse transcription have been used [Carninci, P. et al. (1998) "Thermostabiliza tion and thermoactivation of thermolabile enzymes by trehalose and its application for the synthesis of full length cDNA. "Proc Natl Acad Sci USA 95, 520-4].

Ferner ist versucht worden, Betain (Trimethylglycin; Boncompa­ gni, E. et al. (1999) "Occurrence of choline and glycine betaine uptake and metabolism in the family rhizobiaceae and their roles in osmoprotection." Appl Environ Microbiol 65, 2072-7) zur Stei­ gerung der cDNA-Ausbeute einzusetzen. Bei den bislang durchge­ führten Untersuchungen zeigte Betain jedoch keinen Effekt (Vale­ ntin et al., (2000) European Journal Biochemistry, 267, 5438).Attempts have also been made to use betaine (trimethylglycine; Boncompa gni, E. et al. (1999) "Occurrence of choline and glycine betaine uptake and metabolism in the family rhizobiaceae and their roles in osmoprotection. "Appl Environ Microbiol 65, 2072-7) to Stei to reduce the yield of cDNA. With the so far However, studies have shown no effect on betaine (Vale ntin et al., (2000) European Journal Biochemistry, 267, 5438).

Die Verwendung von Trehalose, wie auch von anderen Substanzen, führt zwar zur einer Steigerung der Ausbeute bei der Herstellung von langkettiger cDNAs. Allerdings wird mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren noch immer keine befriedigende Stei­ gerung der Ausbeute erzielt.The use of trehalose, as well as other substances, leads to an increase in the production yield of long chain cDNAs. However, in the state of the  Technically known methods still not a satisfactory step reduction in yield.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen die Ausbeute an vollständigen cDNAs bei reverser Transkription von langkettigen RNAs gegenüber dem Stand der Technik erhöht wird.It is therefore an object of the present invention to provide a method provide by means of which the yield of complete cDNAs in reverse transcription of long-chain RNAs the prior art is increased.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Verfahren nach An­ spruch 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the method according to An spell 1 solved.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von cDNA mittels reverser Transkription von RNA mit einer Länge von mindestens 3 kb in einem Reverse Transkriptase enthaltenden Reaktionsansatz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem Reaktionsansatz Betain hinzufügt.The invention thus relates to a method for enzymatic Production of cDNA by means of reverse transcription of RNA with a length of at least 3 kb in a reverse transcriptase containing reaction mixture, which is characterized that betaine is added to the reaction mixture.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich überraschender­ weise gezeigt, daß durch Zugabe von Betain in den Reaktionsan­ satz bei der reversen Transkription von RNA mit einer Länge von mindestens 3 kb eine höhere Ausbeute an vollständiger cDNA er­ zielt wird. Dies steht im Gegensatz zu den Ergebnissen von Va­ lentin et al. (s. o.), die keinen Effekt von Betain auf die Ef­ fizienz der reversen Transkription feststellen konnten (siehe Valentin et al., S. 5442, rechte Spalte, dritter Absatz). Al­ lerdings untersuchten die Autoren dort lediglich die reverse Transkription einer kurzen (ca. 700 Basen langen) mRNA. Dem­ gegenüber betrifft die vorliegende Erfindung den Einsatz von Be­ tain bei langkettigen, d. h. mindestens 3 kb langen RNAs.In the context of the present invention, it has turned out to be more surprising demonstrated that adding betaine to the reaction sentence for the reverse transcription of RNA with a length of at least 3 kb a higher yield of complete cDNA is aimed. This is in contrast to the results of Va lentin et al. (see above), which have no effect of betaine on the ef efficiency of reverse transcription (see Valentin et al., P. 5442, right column, third paragraph). al However, the authors only examined reverse there Transcription of a short (approx. 700 base long) mRNA. the compared to the present invention relates to the use of Be tain for long-chain, d. H. at least 3 kb long RNAs.

Überraschenderweise sind die Effekte von Betain umso größer, je länger die als Matrize dienende RNA ist. Dies macht das erfin­ dungsgemäße Verfahren besonders wertvoll, da das Problem der nicht vollständigen cDNAs in erster Linie bei langkettigen RNAs auftritt (siehe oben). Surprisingly, the effects of betaine are greater the more longer is the RNA serving as a template. This is what makes it up Process according to the invention is particularly valuable since the problem of incomplete cDNAs primarily in long-chain RNAs occurs (see above).  

Erfindungsgemäß weist die eingesetzte RNA eine Länge von min­ destens 3 kb auf. Dabei kann erfindungsgemäß die RNA entweder in einer Mischung mit anderen, kleineren und/oder größeren RNAs vorliegen, als auch bereits in gereinigter Form vorliegen (zur Reinigung von RNAs s. Sambrook et al., 1988 (s. o.))According to the invention, the RNA used has a length of min at least 3 kb. According to the invention, the RNA can either be in a mixture with other, smaller and / or larger RNAs are available as well as already in a purified form (for Purification of RNAs see Sambrook et al., 1988 (see above))

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die eingesetzte RNA eine Länge von mindestens 4 kb, gemäß einer besonders bevor­ zugten Ausführungsform von mindestens 7,5 kb auf.According to a preferred embodiment, the one used RNA at least 4 kb in length, according to one particularly before preferred embodiment of at least 7.5 kb.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zu kopierende RNA eine mRNA, wobei erfindungsgemäß eingeschlossen ist, daß die zu kopierende mRNA entweder in einem Gemisch mit anderen RNAs vorliegt, oder daß sie von den anderen RNAs bereits gemäß dem Fachmann bekannten Reinigungsschritten [Sambrook et al., Molecular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1988)] abgetrennt worden ist.According to a particularly preferred embodiment, that is too RNA copying an mRNA, being included according to the invention is that the mRNA to be copied is either in a mixture with other RNAs, or that they already exist from the other RNAs according to cleaning steps known to those skilled in the art [Sambrook et al., Molecular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1988)].

Die Konzentration an Betain im Reaktionsansatz kann beispiels­ weise von 0,1 bis 3 M betragen, bevorzugt von 0,5 bis 2,5, be­ sonders bevorzugt von 1 bis 2 M, und liegt ganz besonders bevor­ zugt bei etwa 2 M, wobei diese Angaben, wie auch alle folgenden Konzentrationsangaben, auf das Gesamtvolumen des Reaktionsansat­ zes bezogen sind, wenn nichts anderes angegeben ist.The concentration of betaine in the reaction mixture can, for example example, be from 0.1 to 3 M, preferably from 0.5 to 2.5 particularly preferably from 1 to 2 M, and is very particularly present increases at about 2 sts, this information, as well as all following Concentration information, on the total volume of the reaction mixture zes are related unless otherwise stated.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jeder reversen Trans­ kriptase durchgeführt werden. Insbesondere ist das erfindungs­ gemäße Verfahren geeignet, mit AMV- und M-MuLV-(Moloney Murine Leukemia Virus)reversen Transkriptasen durchgeführt zu werden.The method according to the invention can be used with any reverse trans be performed. In particular, this is fiction appropriate procedures, with AMV and M-MuLV (Moloney Murine Leukemia Virus) reverse transcriptases to be performed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens fügt man dem Reaktionsansatz zusätzlich Trehalose zu.According to a preferred embodiment of the method, one adds additionally trehalose to the reaction mixture.

Die Zugabe von Trehalose hat den überraschenden Effekt, daß die Effizienz der cDNA-Herstellung deutlich über das Maß hinaus gesteigert wird, das mit Betain oder Trehalose allein erzielt wird. Dabei kommt es zu einem nicht vorhersehbaren synergistis­ chan Effekt von Betain und Trehalose (s. Beispiel 2).The addition of trehalose has the surprising effect that the Efficiency of cDNA production well beyond measure that is achieved with betaine or trehalose alone  becomes. This leads to an unforeseeable synergistis chan effect of betaine and trehalose (see example 2).

Trehalose kann beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 1,5 M dem Reaktionsansatz hinzugefügt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration an Trehalose im Reak­ tionsansatz von 0,3 bis 1 M, und ganz bevorzugt etwa 0,6 M.Trehalose can, for example, in amounts of 0.1 to 1.5 M. Reaction approach can be added. According to a preferred Embodiment is the concentration of trehalose in the reak tion approach from 0.3 to 1 M, and most preferably about 0.6 M.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich überraschend gezeigt, daß Betain die Sekundärstruktur von RNAs mit der Länge von minde­ stens 3 kb lösen kann. Die Erfindung betrifft daher ebenfalls die Verwendung von Betain bei der Auflösung von Sekundärstruktu­ ren von RNA, wobei die Länge der RNA mindestens 3 kb, bevorzugt mindestens 4 kb, und ganz besonders bevorzugt mindestens 7,5 kb beträgt.In the context of the invention, it has surprisingly been found that Betaine the secondary structure of RNAs with the length of at least can solve at least 3 kb. The invention therefore also relates to the use of betaine in the dissolution of secondary structures ren of RNA, the length of the RNA is preferably at least 3 kb at least 4 kb, and most preferably at least 7.5 kb is.

Die Erfindung wird im folgenden durch Figuren und Beispiele erläutert.The invention is illustrated below by figures and examples explained.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures Fig. 1 Fig. 1

  • A) [α32P] dCTP markierte cDNA aus verschiedenen reversen Trans­ kriptionsreaktionen, die unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt wurden, aufgetrennt mittels Elektrophorese auf einem denaturierenden Agarosegel und mittels Phosphorimager analysiert.
    Bahn a: Kontrolle (kein Betain, keine Trehalose)
    Bahn b: 2 M Betain
    Bahn c: 0,6 M Trehalose
    Bahn d: 2 M Betain und 0,6 M Trehalose
    Die Molekulargewichtsangaben entsprechen den Markerbanden (1 kb Leiter), die weißen Pfeile geben Regionen an, in denen die cDNA-Synthese abgebrochen wurde, wobei dieses Problem bei den verschiedenen experimentellen Bedinungen gelöst erscheint.
    A) [α 32 P] dCTP-labeled cDNA from different reverse transcription reactions, which were carried out under different conditions, separated by electrophoresis on a denaturing agarose gel and analyzed by means of a phosphorimager.
    Lane a: control (no betaine, no trehalose)
    Lane b: 2 M betaine
    Lane c: 0.6 M trehalose
    Lane d: 2 M betaine and 0.6 M trehalose
    The molecular weight data correspond to the marker bands (1 kb ladder), the white arrows indicate regions in which the cDNA synthesis was terminated, this problem appearing to be solved under the various experimental conditions.
  • B) Densitometrische Darstellung des Autoradiographs von Tafel A.
    Die Wanderungsstrecke wurde gegen den RFU-Wert (Relative Fluorescence Unit) aus der Phosphorimager-Analyse aufgetra­ gen.
    Zeichnung 1: Kontrolle (kein Betain, keine Trehalose)
    Zeichnung 2: 2 M Betain
    Zeichnung 3: 0,6 M Trehalose
    Zeichnung 4: 2 M Betain und 0,6 M Trehalose
    Vertikale durchgezogene und gepunktete Linien stellen je­ weils 3 kb und 7,5 kb Molekulargewicht dar.
    B) Densitometric representation of the autoradiograph of panel A.
    The migration route was plotted against the RFU value (Relative Fluorescence Unit) from the phosphorimager analysis.
    Drawing 1: control (no betaine, no trehalose)
    Drawing 2: 2 M betaine
    Drawing 3: 0.6 M trehalose
    Drawing 4: 2 M betaine and 0.6 M trehalose
    Vertical solid and dotted lines represent 3 kb and 7.5 kb molecular weight, respectively.
  • C) [α32P] dCTP markierte cDNA aus reversen Transkriptionen, die mit steigenden Betain-Konzentrationen durchgeführt wurden. Die cDNAs wurden mittels denaturierender Agarosegel-Elek­ trophorese aufgetrennt und einem Phosphoimagerschirm expo­ niert.C) [α 32 P] dCTP labeled cDNA from reverse transcriptions, which were carried out with increasing betaine concentrations. The cDNAs were separated by means of denaturing agarose gel electrophoresis and exposed to a phosphoimager screen.
Fig. 2 Fig. 2

Schematische Darstellung der PCR, die zur Evolution der Effi­ zienz der Erststrang-Synthese durchgeführt wurde, wobei die Erststrang-Synthese mit spezifischen Primern für verschiedene Regionen der Maus-Chlathrin-mRNA durchgeführt wurde.Schematic representation of the PCR leading to the evolution of Effi ciency of the first strand synthesis was carried out, the First strand synthesis with specific primers for different Regions of mouse chlathrin mRNA was performed.

Die Diagramme stellen die Anzahl an PCR-Zyklen dar, die durch­ geführt werden mußten, bis der Kreuzungspunkt (s. u.) erreicht wurde.
C: Kontrolle
B: 2 M Betain
T: 0,6 M Trehalose
B + T: 2 M Betain und 0,6 M Trehalose
The diagrams show the number of PCR cycles that had to be carried out until the crossing point (see below) was reached.
C: control
B: 2 M betaine
T: 0.6 M trehalose
B + T: 2 M betaine and 0.6 M trehalose

Fig. 3 Fig. 3

Sekundärstruktur des bovinen Oxytocin Rezeptor-mRNA-Fragments, berechnet durch den Zucker-RNA-Faltungslogarithmus und darge­ stellt durch RNA-draw-V 1.1.Secondary structure of the bovine oxytocin receptor mRNA fragment, calculated by the sugar-RNA convolution log and darge provided by RNA-draw-V 1.1.

Fig. 4 Fig. 4

Schmelzkurven von
Melting curves of

  • a) komplexer mRNA aus Maus-Muskelgewebea) complex mRNA from mouse muscle tissue
  • b) 297 Basen-Fragment des bovinen Oxytocin-Rezeptorsb) 297 base fragment of the bovine oxytocin receptor

Durchgezogene Linie: Kontrolle.
Gepunktete Linie: 2 M Betain
Solid line: control.
Dotted line: 2 M betaine

BeispieleExamples Beispiel 1example 1 Reverse TranskriptionReverse transcription

5 µg Gesamt-RNA wurden nach einem Priming mit 500 ng Oligo-dT25 in einem Gesamtvolumen von 30 µl einer reversen Transkription unterworfen, wobei 10x Erststrangpuffer (500 mM Tris-HCl, 750 mM KCL, 15 mM MgCl2, ph 8,3 bei 20°C), 10 mM DTT, 500 µM dNTPs, 200 U MMLV-reverse Transkriptase (Gibco BRL, ML) verwendet wurden. Die reverse Transkription wurde entsprechend dem Protokoll des Herstellers bei 42°C durchgeführt.After priming with 500 ng oligo-dT 25 in a total volume of 30 μl, 5 μg total RNA were subjected to a reverse transcription, 10x first strand buffer (500 mM Tris-HCl, 750 mM KCL, 15 mM MgCl 2 , pH 8.3 at 20 ° C), 10 mM DTT, 500 uM dNTPs, 200 U MMLV reverse transcriptase (Gibco BRL, ML) were used. The reverse transcription was carried out according to the manufacturer's protocol at 42 ° C.

Für eine effizientere Erststrang-Synthese wurden entweder 1-3 M Betain (hergestellt aus einer 5 M Stocklösung), 0,6 M Trehalose (hergestellt aus einer 2 M Stocklösung) oder eine Kombination dieser zwei Verbindungen hinzugefügt. Die folgenden Temperatur­ profile wurden verwendet:
Zugabe von Betain: 90 Minuten bei 42°C
Zugabe von 0,6 M Trehalose: 30 Minuten bei 42°C, dann eine Stun­ de bei 60°C
Zugabe von 2 M Betain und 0,6 M Trehalose: 30 Minuten bei 42°C, dann eine Stunde bei 60°C
For more efficient first strand synthesis either 1-3 M betaine (made from a 5 M stock solution), 0.6 M trehalose (made from a 2 M stock solution) or a combination of these two compounds was added. The following temperature profiles were used:
Adding betaine: 90 minutes at 42 ° C
Add 0.6 M trehalose: 30 minutes at 42 ° C, then one hour at 60 ° C
Add 2 M betaine and 0.6 M trehalose: 30 minutes at 42 ° C, then one hour at 60 ° C

Ein 5 µl Aliquot wurde in Gegenwart von 0,2 µl (α32-P)dCTP (100 µCi pro µl, Amersham) revers transkribiert. Alle Experimente wurden im Triplikat durchgeführt.A 5 µl aliquot was reverse transcribed in the presence of 0.2 µl (α 32 -P) dCTP (100 µCi per µl, Amersham). All experiments were carried out in triplicate.

Beispiel 2Example 2 Denaturierende Gel-ElektrophoreseDenaturing gel electrophoresis

Die markierten Proben aus der reversen Transkription wurden über Nacht in einem 1%-Agarosegel in 30 mM NAOH, 1 mM EDTA bei 1 Volt/cm einer Elektrophorese unterworfen. Das Gel wurde auf einer Nylonmembran (Nytran, Schleicher und Schuell) getrocknet, um Verluste während des Trockungsprozesses zu vermeiden. Das Membran/Gel-Sandwich wurde einem Phosphorimager-Schirm 16 Stun­ den lang exponiert. Das Ergebnis wurde mit Hilfe eines Storm™- Phosphoimager (Molecular Dynamics), bei einer Auflösung von 50 µm bildlich dargestellt, und die Gesamtmenge an Signalen genauso wie die Verteilung der Signale wurde mit Hilfe der ImageQuant™- Software analysiert.The labeled samples from the reverse transcription were over Night in a 1% agarose gel in 30 mM NAOH, 1 mM EDTA at 1 volt / cm subjected to electrophoresis. The gel was on a nylon membrane (Nytran, Schleicher and Schuell) dried, to avoid losses during the drying process. The Membrane / gel sandwich was a phosphor imager screen 16 hours long exposed. The result was measured using a Storm ™ Phosphoimager (Molecular Dynamics), with a resolution of 50 µm pictured, and the total amount of signals as well how the distribution of the signals was measured using the ImageQuant ™ Software analyzed.

Fig. 1A zeigt die Autoradiographe als Resultate der Experimen­ te, die unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt wurden. Zwei wesentliche Effekte können beobachtet werden. Der auffäl­ ligste ist der Anstieg der Durchschnittsgröße der synthetisier­ ten cDNA in Gegenwart von Betain alleine (Bahn 2) und Trehalose alleine (Bahn 3). Der zweite Effekt ist die Eliminierung ver­ schiedener starker Banden, die in der Kontrollbahn und in der Bahn mit Trehalose alleine auftreten, gezeigt durch weiße Pfeile. Diese Banden erscheinen als das Produkt von Brüchen der cDNA-Synthese, wahrscheinlich aufgrund von Sekundärstrukturen, die in einigen hochexprimierten mRNAs vorhanden sind. In den Bahnen mit cDNA, die in Gegenwart von Betain hergestellt wurde (Bahn 2 und 49 nehmen diese Banden wesentlich ab. Generell kann gesagt werden, daß diese Bahnen allgemein homogener erscheinen. Fig. 1A shows the autoradiographs as the results of the experiments carried out under various conditions. Two major effects can be observed. The most striking is the increase in the average size of the synthesized cDNA in the presence of betaine alone (lane 2) and trehalose alone (lane 3). The second effect is the elimination of various strong bands that occur alone in the control lane and in the lane with trehalose, shown by white arrows. These bands appear to be the product of breaks in cDNA synthesis, probably due to secondary structures present in some highly expressed mRNAs. In the lanes with cDNA, which were produced in the presence of betaine (lanes 2 and 49, these bands decrease significantly. In general, it can be said that these lanes appear generally more homogeneous.

Fig. 1B zeigt die Quantifizierung der Signalverteilung in ver­ schiedenen Größefenstern der synthetisierten cDNA. Genauergesagt enthält Fig. 1B densitometrische Plots, die die Verteilung der eingebauten "Signale", die als RFU (Relative Fluorescence Units; relative Fluoreszenzeinheiten), die mittels Phosphorimager er­ mittelt wurden, zeigen. Ebenfalls dargestellt sind zwei Linien, die unterschiedliche Molekulargrößen der cDNA zeigen (durchgezo­ gene Linie 3 kb; gepunktete Linie 7,5 kb). Die Fläche unter der Kurve wurde quantifiziert und das Verhältnis zwischen den jewei­ ligen RFU zu der Kontrolle wurde berechnet und ist in Tabelle 1 gezeigt. FIG. 1B shows the quantification of the signal distribution in different size windows ver of the synthesized cDNA. More specifically includes 1B densitometric plot showing the distribution of the built-in "signals", as the RFU. Show (Relative Fluorescence Units relative fluorescence units), which he were averages by phosphorimager. Also shown are two lines which show different molecular sizes of the cDNA (solid line 3 kb; dotted line 7.5 kb). The area under the curve was quantified and the ratio between the respective RFU and the control was calculated and is shown in Table 1.

Tabelle 1 Table 1

Densitometrische Analyse der eingebauten radioaktiven Markierung in verschiedenen Größefenstern der cDNA Densitometric analysis of the built-in radioactive label in different size windows of the cDNA

Fig. 1C zeigt, daß die optimale Betainkonzentration 2 M be­ trägt. Fig. 1C shows that the optimal betaine concentration is 2 M be.

Verschiedene Schlußfolgerungen können aus diesen Daten gezogen werden: Der Einschluß von Betain unter Trehalose in der reversen Transkriptionsmischung führt zu einer Erhöhung der Synthese von cDNA mit einem höheren Molekulargewicht. Im unteren Bereich unter 3 kb übertrifft Trehalose Betain. Im mittleren Bereich zwischen 3 kb und 7,5 kb zeigen sowohl Betain wie Trehalose einen Effekt, wobei Trehalose effizienter erscheint. Erstaunli­ cherweise sind im Bereich überhalb von 7,5 kb Betain und Treha­ lose gleich effizient. Eine Kombination beider Verbindungen führte zu einem fünffach höheren Einbau einer radioaktiven Mar­ kierung. Daher erscheint ein kooperativer Effekt dieser beiden Verbindungen wahrscheinlich, was zu einer wesentlichen Erhöhung von Produkten mit langen Ketten führt.Different conclusions can be drawn from this data The inclusion of betaine under trehalose in the reverse Transcriptional mix leads to an increase in the synthesis of cDNA with a higher molecular weight. In the area below below 3 kb trehalose outperforms betaine. In the middle area  between 3 kb and 7.5 kb show both betaine and trehalose an effect whereby trehalose appears more efficient. Erstaunli Betain and Treha are usually in the range above 7.5 kb loose equally efficient. A combination of both connections led to a five times higher installation of a radioactive mar kierung. Therefore, a cooperative effect of the two appears Connections likely, leading to a significant increase of products with long chains.

Beispiel 3Example 3 Echtzeit-quantitative PCRReal time quantitative PCR

Ziel dieser Experimente war es, zu untersuchen, ob durch eine Zugabe von Betain und Trehalose und einer Kombination der beiden Verbindungen zu Reverse-Transkriptions-Reaktionsansatz tatsäch­ lich größeren Mengen an längeren cDNA hergestellt werden können. Dazu wurden im Rahmen einer quantitativen PCR verschiedene Pri­ mer-Paare (siehe Tabelle 2) ausgewählt, die jeweils Fragmente ergeben, die an Positionen in der jeweiligen cDNA unterschied­ lich weit entfernt von der Oligo-dT-Primingstelle befinden. The aim of these experiments was to investigate whether through a Add betaine and trehalose and a combination of the two Connections to reverse transcription reaction approach actually Lich larger amounts of longer cDNA can be produced. Various Pri mer pairs (see Table 2) selected, each fragments result that differed at positions in the respective cDNA far from the oligo dT priming site.  

Tabelle 2 Table 2

Bei diesen Experimenten wurde der Kreuzungspunkt (Anzahl der Zyklen, die zu einer Fluoreszenz oberhalb von 0,2 willkürlichen Einheiten führen) der quantitativen Echtzeit-PCR als geeigneter Marker verwendet, um die Anzahl der im Rahmen der reversen Tran­ skription entstandenen cDNA-Produkte zu untersuchen.In these experiments, the crossing point (number of Cycles that randomize to fluorescence above 0.2 Units) of quantitative real-time PCR as more suitable Marker used to count the number of trans under reverse to examine the resulting cDNA products.

Die Experimente wurden wie folgt durchgeführt:
2 µl der im Triplikat durchgeführten reversen Transkriptions­ reaktionen wurden 20fach verdünnt und 2 µl wurden als Matritze der Echtzeit-qualitativen PCR verwendet. Die PCR wurde im einem LightCycler™-Instrument (Roche, Basel) unter Zuhilfenahme des FastStart Kits (Roche Diagnostics) durchgeführt. Es wurden die in Tabelle 2 gezeigten Primerpaare verwendet. Die Abstände der Clathrin-Primer von der Oligo-dT-Primingstelle waren 2435 Basen­ paare (Clathrin 1), 4006 Basenpaare (Clathrin 2) und 12053 Ba­ senpaare (Clathrin 3).
The experiments were carried out as follows:
2 µl of the reverse transcription reactions carried out in the triplicate were diluted 20-fold and 2 µl were used as a template of the real-time qualitative PCR. The PCR was carried out in a LightCycler ™ instrument (Roche, Basel) using the FastStart Kit (Roche Diagnostics). The primer pairs shown in Table 2 were used. The distances of the clathrin primers from the oligo-dT priming site were 2435 base pairs (clathrin 1), 4006 base pairs (clathrin 2) and 12053 base pairs (clathrin 3).

Das Auftreten der resultierenden PCR Produkte wurde durch Elek­ trophorese auf einem 1,3%igen Agarose-Gel in TBE-Puffern bestä­ tigt. Die Kreuzungspunkte der Echtzeit-Fluoreszenzkurve wurden mit Hilfe der begleitenden Datenanalyse-Software berechnet.The appearance of the resulting PCR products was determined by Elek Confirm trophoresis on a 1.3% agarose gel in TBE buffers Untitled. The crossing points of the real-time fluorescence curve were calculated using the accompanying data analysis software.

Fig. 2 ist zu entnehmen, daß cDNA mit einer Länge von 3 oder 4,5 kb, ausgehend von der Oligo-dT-Primingstelle, in der glei­ chen Menge synthetisiert wurde. Bei einem Abstand von 12,5 kb besteht allerdings ein deutlicher Anstieg in der Menge der cDNA- Syntheseprodukte, falls Betain oder Trehalose zum Reaktionsan­ satz hinzugegeben wurde. Ferner ergibt sich ein beträchtlicher additiver Effekt, wenn beide Verbindungen zusammen verwendet wurden. Die Durchschnittsanzahl an Zyklen bis zum Kreuzungspunkt sind 31,5 +/- 0,7 für die Kontrolle und 27,7 +/- 3,8 für Betain und Trehalose in Kombination. Wenn man eine PCR-Effizienz von 1,74 annimmt (berechnet aus dem Anstieg in der linearen Amplifi­ kationsphase), bedeutet dies, daß durch eine Kombination von Betain und Trehalose etwa 8,5 mal mehr langkettige Transkrip­ tionsprodukte entstehen. Dasselbe ergab sich in ähnlichen Expe­ rimenten, wenn als Ausgangspunkt der reversen Transkription nicht Clathrin, sondern β-Actin verwendet wurde (Daten nicht gezeigt). Fig. 2 shows that cDNA with a length of 3 or 4.5 kb, starting from the oligo-dT priming site, was synthesized in the same amount. At a distance of 12.5 kb, however, there is a significant increase in the amount of cDNA synthesis products if betaine or trehalose was added to the reaction mixture. There is also a significant additive effect when both compounds are used together. The average number of cycles to the cross point are 31.5 +/- 0.7 for the control and 27.7 +/- 3.8 for betaine and trehalose in combination. If one assumes a PCR efficiency of 1.74 (calculated from the increase in the linear amplification phase), this means that a combination of betaine and trehalose produces about 8.5 times more long-chain transcription products. The same was found in similar experiments when the starting point for the reverse transcription was not clathrin but β-actin (data not shown).

Beispiel 4Example 4 Auswirkungen von Betain auf die Sekundärstruktur von mRNAEffects of betaine on the secondary structure of mRNA

Bei mRNA ist das Auftreten von Sekundärstrukturen eine hochorga­ nisierte Eigenschaft der mRNA, die durch die Umgebungsbedingun­ gen (z. B. Ionenstärke) und durch die Sequenz der mRNA beeinflußt wird. Der Übergang zwischen dem geordneten und dem ungeordneten Stadium geht einher mit einer Unterbrechung der Basenpaarbindung innerhalb der RNA. Dies führt zu einer Hyperchromizitätseffekt als Konsequenz der Separierung überlappender P-Elektronensysteme der heterozyklischen Basen (Michelson, A. M. (1963). The Chemi­ stry of Nucleosides and Nucleotides (N. Y.: Academic Press), pp. 444), und kann leicht durch eine Überwachung der UV-Absorptions­ änderungen bei steigenden Temperaturen überwacht werden. With mRNA, the occurrence of secondary structures is a high organ nized property of the mRNA, which is determined by the environmental conditions gene (e.g. ionic strength) and influenced by the sequence of the mRNA becomes. The transition between the ordered and the disordered Stage is accompanied by an interruption of the base pair binding within the RNA. This leads to a hyperchromicity effect as a consequence of the separation of overlapping P-electron systems of heterocyclic bases (Michelson, A.M. (1963). The Chemi stry of Nucleosides and Nucleotides (N.Y .: Academic Press), pp. 444), and can be easily monitored by UV absorption changes with rising temperatures are monitored.  

Um den möglichen auflösenden Effekt von Betain auf die Sekundär­ struktur von mRNA zu untersuchen, führten wir Schmelzkurvenun­ tersuchungen in Gegenwart von 2 M Betain durch. Wir verwendeten mRNA von Maus-Muskelgewebe und ein in vito transkribiertes 297 Basen cRNA-Fragment des bovinen Oxytoxinrezeptortranskripts als Beispiel für einen komplexen mRNA-Pool und für eine einzelne mRNA-Spezies. Letzere wurde aufgrund ihres hohen GC-Gehaltes (74%) und der hochstabilen und komplexen vorhergesagten Sekun­ därstruktur mit einer freien Energie von -349,32 kJ ausgewählt. Ferner zeigt das bovine Oxytoxinrezeptortranskript verschiedene Regionen mit einer Self-Komplementarität von 88 Nukleotiden (von denen 55 GC-Paare sind).To the possible dissolving effect of betaine on the secondary To investigate the structure of mRNA, we performed melting curves tests in the presence of 2 M betaine. We used mRNA from mouse muscle tissue and a 297 transcribed in vitro Base cRNA fragment of the bovine oxytoxin receptor transcript as Example of a complex mRNA pool and for a single one mRNA species. The latter was due to its high GC content (74%) and the highly stable and complex predicted seconds structure selected with a free energy of -349.32 kJ. The bovine oxytoxin receptor transcript also shows several Regions with a self complementarity of 88 nucleotides (from which are 55 GC pairs).

Genauergesagt wurden die RNA-Schmelzexperimente wie folgt durch­ geführt:
Die RNA-Schmelzkurvenexperimente wurden in einem geschlossenen, Peltier-aufgeheizten Cuvettensystem (Gilford, 2600 Photometer) durchgeführt, wobei 12 µg Maus-Muskel-mRNA, die dreimal mit Oligotex™-Latexkügelchen (Quiagen, Deutschland) gereinigt worden war, oder 12 µg des 297 Basen-cRNA-Fragments des bovinen Oxyto­ xinrezeptortranskripts verwendet wurden, das durch in vitro- Transkription synthetisiert worden war und über eine Säule ge­ reinigt worden war. Die Schmelzkurvenexperimente wurden in 0,5 N NaCl/1×PBS oder 0,5 M NaCl/1×PBS/2M-Betain durchgeführt. Eine Schmelzkurve mit 0,5 M NaCl/1×PBS/2M-Betain ohne RNA wurde als Kontrolle verwendet und von den RNA-enthaltenden Proben abgezo­ gen.
To be more precise, the RNA melt experiments were carried out as follows:
The RNA melting curve experiments were carried out in a closed, Peltier-heated cuvette system (Gilford, 2600 photometer), 12 μg mouse muscle mRNA, which had been purified three times with Oligotex ™ latex beads (Quiagen, Germany), or 12 μg des 297 base cRNA fragment of the bovine oxytoxin receptor transcript was used, which had been synthesized by in vitro transcription and had been purified on a column. The melting curve experiments were carried out in 0.5 N NaCl / 1 × PBS or 0.5 M NaCl / 1 × PBS / 2M-betaine. A melting curve with 0.5 M NaCl / 1x PBS / 2M betaine without RNA was used as a control and subtracted from the RNA-containing samples.

Die Cuvette wurde bei 1°C pro Minute aufgeheizt, wobei Daten­ punkte jeweils bei 0,5°C gesammelt wurden. Der Tm der Schmelzkur­ ven wurde durch ein nicht-lineares Anpassen der Datenpunkte berechnet (sigmoidale Boltzmann Annäherung). Um sicher zu sein, daß die resultierende Hyperchromizität nicht aufgrund von RNA- Degradation entstand, wurden die Proben nach dem Experiment 6 Stunden lang auf Raumtemperatur abgekühlt und dann erneut gemes­ sen. Die optische Dichte der Proben nach dem Abkühlen war innerhalb von der 3%igen Varianz der ursprünglichen Absorptions­ werte. Alle Schmelzkurvenexperimente wurde im Triplikat durch­ geführt.The cuvette was heated at 1 ° C per minute, data points were collected at 0.5 ° C. The T m of the melting curves was calculated by a non-linear fitting of the data points (sigmoidal Boltzmann approximation). To be sure that the resulting hyperchromicity was not due to RNA degradation, the samples were cooled to room temperature for 6 hours after the experiment and then measured again. The optical density of the samples after cooling was within the 3% variance of the original absorption values. All melting curve experiments were carried out in triplicate.

Fig. 4 zeigt die zwei Schmelzkurven, die aus den Experimenten resultieren, die entweder in Abwesenheit (durchgezogene Linie) oder in Gegenwart von Betain (gepunktete Linie) durchgeführt wurden. Als Resultat ergibt sich, daß Betain tatsächlich in der Lage ist, Sekundärstrukturen von RNA aufzulösen. Im Fallen des komplexen mRNA-Pools (Fig. 4a) ist ein Anstieg der Hyperchromi­ zität bei praktisch allen Temperaturen im Vergleich zur Kontrol­ le ersichtlich. Der berechnete Tm ist 72,58°C +/- 0,083°C für die Kontrolle und 67,07°C +/- 0,72°C für 2 M Betain. Damit steigt die Gesamt-Hyperchromizität von 16,6% +/- 0,8% auf 18,6% +/- 0,6% bei 96°C. Im Fall des Oxytoxinrezeptor-cRNA-Fragments ( Fig. 4b) kommt man zu denselben Resultaten. Ein Anstieg der Hy­ perchromizität ist ersichtlich, der berechnete Tm ist 86,57°C +/- 2,3°C und 78,93°C +/- 2,8°C für jeweils Kontrolle und 2 M Be­ tain. Die Gesamthyperchromizität steigt von 20,9% +/- 1,2% auf 25,6% +/- 2,1%. Figure 4 shows the two melting curves resulting from the experiments, which were carried out either in the absence (solid line) or in the presence of betaine (dotted line). The result is that betaine is actually able to resolve secondary structures of RNA. In the case of the complex mRNA pool ( FIG. 4a), an increase in hyperchromicity can be seen at practically all temperatures compared to the control. The calculated T m is 72.58 ° C +/- 0.083 ° C for the control and 67.07 ° C +/- 0.72 ° C for 2 M betaine. This increases the total hyperchromicity from 16.6% +/- 0.8% to 18.6% +/- 0.6% at 96 ° C. The same results are obtained in the case of the oxytoxin receptor cRNA fragment ( FIG. 4b). An increase in hyperchromicity can be seen, the calculated T m is 86.57 ° C +/- 2.3 ° C and 78.93 ° C +/- 2.8 ° C for each control and 2 M betaine. The total hyperchromicity increases from 20.9% +/- 1.2% to 25.6% +/- 2.1%.

Beide Kurven (sowohl die für die komplexe mRNA als auch die für die einzelne cRNA) geben ein Bild mit vielen Phasen. Jeder Über­ gang innerhalb der Kurven kann dahingehend interpretiert werden, daß bei dieser Temperatur unter den gegebenen Bedingungen ein Teil des Moleküls aufschmilzt. Da RNA-Strukturen aus verschiede­ nen Regionen bestehen, die Duplexes, Wölbungen, Loops oder Ein­ zelstrangregionen aufweisen, führt das Schmelzen dieser Regionen zu Übergängen, die als unabhängige Spitzen auftreten, wenn die erste Ableitung der Extension gegenüber der Temperatur aufgetra­ gen wird. Im Falle des Oxytoxinrezeptor-mRNA-Fragments können die vorhergesagten Basen zu der multiphasischen Kurve beitragen. Im Falle der komplexen mRNA mit einem wesentlich reduzierten Übergangsbild scheint es zu sein, daß einige gemeinsame Eigen­ schaften, die alle mRNAs auszeichnen (d. h. Poly(A)-Schwänze) für das Übergangsbild verantwortlich sind oder daß die Übergänge ein Resultat verschiedener Sekundärstrukturen sind, die für einige wenige hochexprimierte mRNAs im Muskelgewebe typisch sind (d. h. GAPDH, β-Actin).Both curves (both for the complex mRNA and for the individual cRNA) give an image with many phases. Everyone about course within the curves can be interpreted as that at this temperature under the given conditions Part of the molecule melts. Because RNA structures from different regions that consist of duplexes, bulges, loops or one cell region, leads to the melting of these regions to transitions that appear as independent peaks when the first derivation of the extension versus temperature will. In the case of the oxytoxin receptor mRNA fragment the predicted bases contribute to the multiphasic curve. In the case of complex mRNA with a significantly reduced Transitional picture, it seems to be some common property that distinguish all mRNAs (i.e. poly (A) tails) for the transition picture are responsible or that the transitions one The result of various secondary structures is that for some  few highly expressed mRNAs are typical in muscle tissue (i.e. GAPDH, β-actin).

Beispiel 5Example 5 Berechnung von RNA-SekundärstrukturenCalculation of secondary RNA structures

Die Sekundärstruktur des in vitro transkribierten RNA-Fragments des bovinen Oxytoxinrezeptors wurde durch den Zuckeralgorithmus (Jaeger et al., (1980) Improved predictions of secondary struc­ tures for RNA. Proc Natl Acad Sci USA 86, 7706-10) berechnet, und mit Hilfe der RNAdraw V1.1-Software dargestellt (Matzura, O., und Wennborg, A. (1996). RNAdraw: an integrated program for RNA secondary structure calculation and analysis under 32-bit Microsoft Windows. Comput Appl Biosci 12, 247-9). Eine Tempera­ tur von 42°C diente als Berechnungsbasis, da dies die optimale Temperatur für die reverse Transkription mit MMLV (Murine Molo­ ney Leukemia Virus) reverse Transkriptase ist. The secondary structure of the RNA fragment transcribed in vitro of the bovine oxytoxin receptor was determined by the sugar algorithm (Jaeger et al., (1980) Improved predictions of secondary struc tures for RNA. Proc Natl Acad Sci USA 86, 7706-10) calculated, and displayed using the RNAdraw V1.1 software (Matzura, O., and Wennborg, A. (1996). RNAdraw: an integrated program for RNA secondary structure calculation and analysis under 32-bit Microsoft Windows. Comput Appl Biosci 12, 247-9). A tempera The temperature of 42 ° C served as the basis for the calculation, since this is the optimal one Temperature for reverse transcription with MMLV (Murine Molo ney leukemia virus) is reverse transcriptase.  

SEQUENZPROTOKOLL SEQUENCE LISTING

Claims (12)

1. Verfahren zur enzymatischen Herstellung von cDNA mittels re­ verser Transkription von RNA mit einer Länge von mindestens 3 kb in einem Reverse Transkriptase enthaltenden Reaktions­ ansatz, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Reaktionsansatz Betain hinzufügt.1. Process for the enzymatic production of cDNA by reverse transcription of RNA with a length of at least 3 kb in a reverse transcriptase-containing reaction mixture, characterized in that betaine is added to the reaction mixture. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Betain im Reaktionsansatz von 0,1 M bis 3 M beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Concentration of betaine in the reaction mixture from 0.1 M to 3 M is. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Betain etwa 2 M beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the concentration of betaine is about 2M. 4. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die RNA eine Länge von mindestens 4 kb aufweist.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in net that the RNA has a length of at least 4 kb. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die RNA eine Länge von mindestens 7,5 kb aufweist.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in net that the RNA has a length of at least 7.5 kb. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die RNA eine Messenger-RNA (mRNA) ist.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in net that the RNA is a messenger RNA (mRNA). 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß man dem Reaktionsansatz zusätzlich Trehalose hinzu­ fügt.7. The method according to claims 1 to 6, characterized in net that you add trehalose to the reaction mixture added. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Trehalose von 0,1 M bis 1,5 M beträgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the Concentration of trehalose is from 0.1 M to 1.5 M. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Konzentration an Trehalose etwa 0,6 M beträgt.9. The method according to claims 7 or 8, characterized net that the concentration of trehalose is about 0.6 M. 10. Verwendung von Betain bei der Auflösung von Sekundärstruktu­ ren von RNA, wobei die Länge der RNA mindestens 3 kb be­ trägt. 10. Use of betaine in the dissolution of secondary structures ren of RNA, the length of the RNA be at least 3 kb wearing.   11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die RNA eine Länge von mindestens 4 kb aufweist.11. Use according to claim 10, characterized in that the RNA has a length of at least 4 kb. 12. Verwendung nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die RNA eine Länge von mindestens 7,5 kb auf­ weist.12. Use according to claims 10 or 11, characterized records that the RNA is at least 7.5 kb in length has.
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